22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1.
Desain Penelitian Untuk mengetahui kinerja adsorpsi arang aktif-bentonit pada aroma susu kedelai, dilakukan penelitian di Laboratorium Riset Kimia Makanan dan Material FPMIPA UPI selama kurang lebih 3 bulan yaitu sejak tanggal 23 Maret 2009 hingga Juni 2009. Dalam penelitian ini digunakan sampel susu kedelai yang diperoleh dari pabrik “Susu Kacang Kedelai SEHAT Ibu Mul” yang ada di Jalan Pagarsih Barat Gg. Madrasah 29/193B Bandung. Susu kedelai merupakan hasil saringan dari proses penggilingan kacang kedelai yang dicampur dengan air. Sedangkan bentonit yang digunakan adalah Ca-bentonit alami yang sebelumnya telah diaktivasi melalui pemanasan pada suhu 400oC. Dan arang aktif yang digunakan diperoleh dari toko kimia yang ada di Jalan Soekarno Hatta, arang aktif terlebih dahulu dihaluskan dan dicuci bersih kemudian dikeringkan melalui pemanasan pada suhu 70oC sebelum digunakan sebagai adsorban. Pada penelitian ini diharapkan dapat mengetahui kondisi optimum adsorban dalam mengurangi bau langu yang terdapat dalam susu kedelai. Adapun cara untuk menentukan kondisi optimum dari kerja bentonit dan/atau arang aktif sebagai adsorban, maka diujicobakan pengontakkan
23
bentonit dan/atau arang aktif pada susu kedelai ini dalam berbagai variasi waktu, konsentrasi, dan suhu. Untuk penentuan konsentrasi optimum, terlebih dahulu diujikan adsorban bentonit pada susu kedelai dalam berbagai variasi konsentrasi (dari 1% hingga 6%). Kemudian diujikan adsorban arang aktif terhadap susu kedelai dalam berbagai variasi konsentrasi (dari 1% hingga 6%) untuk menentukan konsentrasi optimum arang aktifnya. Setelah diketahui konsentrasi optimum dari masing-masing adsorban maka diujikan penggabungan dari bentonit dan arang aktif dalam berbagai variasi perbandingan dan konsentrasi pada susu kedelai. Selain pengaruhnya terhadap adsorpsi bau pada susu kedelai, perlu diketahui pula pengaruh penggunaan bentonit dan/atau arang aktif terhadap kandungan susu kedelai, sehingga perlu dilakukan analisis komponen susu kedelai baik sebelum ataupun setelah kontak dengan bentonit dan/atau arang aktif, yang meliputi analisis protein menggunakan Metode Khjedahl, analisis karbohidrat menggunakan metode Luff Shcrool, analisis lemak melalui Metode Gerber , dan analisis kadar kalsium dengan menggunakan alat Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Perkin Elmer Analyst 100.
3.2.
Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen yaitu dengan melakukan uji coba mengontakkan adsorban pada susu kedelai cair dalam berbagai variasi waktu, perbandingan massa dan suhu sehingga akan
24
diperoleh kondisi optimal penggunaan bentonit dan/atau arang aktif untuk mengurangi bau langu pada susu kedelai tersebut. Untuk lebih jelasnya metode penelitian di atas disajikan dalam alur penelitian sebagai berikut : Susu kedelai Analisis komponen meliputi: • Protein • Karbohidrat • Lemak • Kalsium
Penentuan kondisi optimum
Susu yang telah dikontakkan dengan bentonit
+bentonit
Penentuan kondisi optimum
+ arang aktif dan bentonit
Penentuan kondisi optimum
+ arang aktif
Susu yang telah dikontakkan dengan bentonit dan arang aktif
Susu yang telah dikontakkan dengan arang aktif
Analisis komponen
Analisis komponen
Analisis komponen
Hasil analisis
Hasil analisis
Hasil analisis
Pembahasan hasil analisis
Kesimpulan Gambar 3.1. diagram alir penelitian
25
Dalam rangka untuk mengetahui adsorpsi arang aktif-bentonit terhadap aroma susu kedelai, penelitian ini dilakukan dengan tahapan-tahapan sebagai berikut : 1. Alat dan bahan yang digunakan dalam analisis komponen susu kedelai. a. Analisis kuantitatif protein menggunakan cara Kjeldahl. Pada analisis kuantitatif protein digunakan metode Kjeldahl yang merupakan metode sederhana untuk penetapan nitrogen total pada asan amino, protein dan senyawa yang mengandung nitrogen. Pada dasarnya sampel didestruksi dengan asam sulfat dan dikatalisis dengan katalisator yang sesuai sehingga akan menghasilkan ammonium sulfat, setelah pembebasan alkali dengan kuat, ammonia yang terbentuk disuling secara kuantitatif ke dalam larutan penyerap dan ditetapkan secara titrasi. Untuk analisis kuantitatif protein ini dilakukan di Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Bandung. •
Alat yang digunakan, antara lain: 1) Labu Kjeldhal 100 mL 2) Alat destilasi 3) Pemanas listrik 4) Neraca analitik
•
Sedangkan bahan yang dibutuhkan, antara lain : 1) Campuran selen Campuran 2,5 g serbuk SeO2, 100 g kalium sulfat (K2SO4) dan 20 g tembaga sulfat (CuSO4 5H2O).
26
2) lndikator campuran Siapkan larutan bromocresol green 0,1 % dan larutan merah metil 0,1% dalam alkohol 95% secara terpisah. Campur 10 mL bromocresol green dengan 2 mL merah metil. 3) Larutan asam borat, H3BO3 2%. Larutkan 10 g asam borat, dalam 500 mL akuades. Setelah dingin pindahkan ke dalam botol bertutup gelas. Campur 500 mL asam borat dengan 5 mL indikator. 4) Larutan asam klorida, HCI 0,01 N 5) Larutan natrium hidroksida, NaOH Larutkan 150 g natrium hidroksida ke dalam 350 mL air, simpan dalam botol bertutup karet.
•
Prosedur kerja : 1) 0,51 g cuplikan di masukkan ke dalam labu Kjeldahl 100 mL. 2) ditambahkan 2 g campuran selen dan 25 mL H2 SO4 pekat. 3) dipanaskan di atas pemanas listrik atau api pembakar sampai mendidih dan larutan menjadi jernih kehijau-hijauan (sekitar 2 jam). 4) Biarkan dingin, kemudian diencerkan dan dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL, tepatkan sampai tanda garis. 5) dipipet 5 mL Iarutan dan masukkan ke dalam alat penyuling, ditambahkan 5 mL NaOH 30% dan beberapa tetes indikator PP.
27
6) Didestilasi selama lebih kurang 10 menit, sebagai penampung gunakan 10 mL larutan asam borat 2% yang telah dicampur indikator. 7) ujung pendingin dibilas dengan air suling 8) dititrasi dengan larutan HCl 0,01 N 9) dilakukan penetapan blanko. 10) Perhitungan:
dimana : w = bobot cuplikan. V1 = volume HCl 0,01 N yang dipergunakan penitaran contoh V2 = volume HCl yang dipergunakan penitaran hlanko. N = normalitas HCl fk = faktor konversi untuk protein susu: 6,25 fp = faktor pengenceran
b. Analisis kuantitatif lemak menggunakan Metoda Gerber Untuk penetapan kadar lemak susu kedelai, digunakan metoda Gerber yang prinsipnya, susu dicampur dengan H2SO4 dan amil alkohol dalam tabung Gerber khusus lalu disentrifuge sehingga lemak susu terpisah dan menempati bagian atas tabung. Lemak yang terpisah dapat ditentukan kadarnya dengan melihat panjang kolom lemak yang terbentuk.
28
•
Alat yang digunakan, antara lain: 1) Butirometer Gerber standar dengan penutup karet. susu tipe 10% 2) Sentrifuge Gerber (1100 rpm) 3) Pipet 10,75 mL 4) Penangas air pada 65 - 700 C.
•
Sedangkan bahan yang dibutuhkan, antara lain : 1) 10mL Asam sulfat 91%, H2SO4 bj 1,815 2) 1mL Amyl alkohol 3) Sampel susu kedelai
•
Prosedur kerja : 1) 10 mL H2SO4 dimasukan ke dalam butirometer. 2) 10,75 mL sampel susu dimasukkan ke dalam butirometer: 3) ditambahkan 1 mL amil alkohol, ditutup dan dibalikkan butirometer Ialu kocok dengan sempurna hingga semua gumpalan larut. 4) Panaskan di dalam penangas air pada suhu 65 – 70OC selama 5 menit, butirometer dipusingkan selama 3 menit 5) butirometer disimpan dalam penangas air pada suhu 65 - 700 C dengan tutupnya dibawah(terbalik) selama 2 - 3 menit. 6) Atur lapisan sehingga ada di dalam garis butirometer dan persen lemaknya dibaca. 7) Perhitungan : Kadar lemak = mL lemak dalam alat Gerber.
29
c. Analisis kuantitatif karbohidrat menggunakan Metoda Luff Scrhoorl Pada analisis kuantitatif karbohidrat susu kedelai, digunakan Metode Luff Schrool. Yang prinsipnya hidrolisis karbohidrat menjadi monosakarida yang dapat mereduksikan Cu2+ menjadi Cu1+. Kelebihan Cu2+ dapat dititrasi secara iodometri. Untuk analisis kuantitatif karbohidrat
ini dilakukan di Lembaga
Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Bandung. •
Alat yang digunakan, antara lain: Alat gelas biasa.
•
Sedangkan bahan yang dibutuhkan, antara lain : 1) Asam klorida 3% 2) Natrium hidroksida, NaOH 30%. 3) Indikator fenolftalein (PP) 4) Larutan luff 5) Pembuatan pereaksi Luff Scrhoorl
Dilarutkan 143,8 g Na2CO3 anhidrat dalam 300 mL akuades sambil aduk,
Ditambahkan 50 g asam sitrat yang telah dilarutkan dengan 50 mL air suling.
Ditambahkan 25 g CuSO4 .5H2O yang telah dilarutkan dengan 100 mL akuades.
Larutan tersebut dipindahkan ke dalam labu 1 liter, tepatkan sampai tanda garis dengan akuades
dan
dikocok. Dibiarkan semalam dan saring bila perlu.
30
Larutan ini mempunyai kepekatan Cu2+ 0,1 N, dan Na2CO3. 6) Larutan Kalium lodida KI 20% 7) Larutan Asam sulfat, H2SO4 25% 8) Larutan Natrium tiosulfat, Na2S2O3, 0,1 N 9) Penunjuk larutan kanji, 0,5%. •
Prosedur kerja : 1) Ditimbang seksama lebih kurang 5 g cuplikan ke dalam erlenmeyer 500 mL 2) Tambahkan 200 ml larutan HCI 3%, didihkan selama 3 jam dengan pendingin tegak. 3) Kemudian didinginkan dan dinetralkan dengan larutan NaOH 30% (dengan Iakmus atau fenolftalin), dan ditambahkan sedikit CH2COOH 3% agar suasana larutan agar sedikit asam. 4) Kemudian isinya dipindahkan ke dalam labu ukur 500 mL dan impitkan hingga tanda garis kemudian disaring. 5) Dipipet 10 mL saringan ke dalam Erlenmeyer 500 mL, tambahkan 25 mL Iarutan luff (dengan pipet) dan beberapa butir batu didih serta 15 mL akuades. 6) Campuran tersebut dipanaskan dengan nyala yang tetap. Usahakan agar larutan dapat mendidih dalam waktu 3 menit (gunakan stop wacth), didihkan terus selama tepat 10 menit
31
(dihitung dari saat mulai mendidih dan gunakan stop wacth) kemudian dengan cepat didinginkan dalam bak berisi es. 7) Setelah dingin lalu ditambahkan 15 mL larutan KI 20% dan 25 mL H2SO4 25% perlahan- lahan. 8) Dititrasi secepatnya dengan larutan tio 0,1 N (gunakan penunjuk larutan kanji 0,5 %) 9) Untuk blanko pengerjaannya sama dengan cara diatas. Perhitungan : (Blanko-penitar) x N tio x 1,0 N. Kemudian lihat dalam daftar Luff Schoorl berapa mg gula yang terkandung untuk mL tio yang dipergunakan.
dimana : Kadar karbohidrat = 0,90 x kadar glukosa w1 = bobot cuplikan, dalam mg w = glukosa yang terkandung untuk mL tio yang dipergunakan, dalam mg, dari daftar fp = faktor pengenceran
32
d. Analisis kuantitatif kalsium menggunakan AAS Untuk memngetahui kadar kalsium dari susu kedelai, digunakan alat Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Perkin Elmer Analyst 100. Metode AAS berprinsip pada absorpsi cahaya oleh atom. Atom-atom menyerap cahaya tersebut pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya. Dengan absorpsi
energi, berarti
memperoleh lebih banyak energi, suatu atom pada keadaan dasar dinaikan tingkat energinya ke tingkat eksitasi. Keberhasilan analisis ini tergantung pada proses eksitasi dan memperoleh garis resonansi yang tepat. •
Alat-alat yang digunakan, antara lain : 1) Alat Atomic Absorption Spectroscopy (AAS)
•
Sedangkan bahan yang dibutuhkan, antara lain : 1) Aquaregia (HCl : HNO3 = 3:1) 2) Sampel susu kedelai
•
Prosedur kerja : 1) Diambil 5 mL sampel susu kedelai 2) Ditambah 10 mL aquaregia (HCl : HNO3 = 3:1) 3) Kemudian dikisatkan hingga diperoleh kurang lebih 1 mL larutan. 4) Larutan yang diperoleh dimasukkan dalam labu ukur 25 mL, lalu ditambahkan aquades hingga tanda batas kemudian disaring. 5) Larutan siap diukur dengan menggunakan alat
33
6) Kadar kalsium dari hasil pengukuran akan memiliki satuan mg/L, maka kadar kalsium sesungguhnya dari sampel dapat diketahui melalui perhitungan. Karena larutan sampel siap diukur merupakan pengenceran sebanyak 5 kali dari sampel awal maka : A mg/L x 5 atau Keterangan,
= B mg/L = B mg/1000 gram A : konsentrasi kalsium hasil pengukuran B : konsentrasi sampel sesungguhnya
2. Aktivasi bentonit Dalam penelitian ini digunakan Ca-bentonit yang terlebih dahulu diaktivasi melalui proses pemanasan pada suhu 400oC selama 3 jam menggunakan oven. 3. Aktivasi arang aktif Arang aktif yang akan digunakan dalam penelitian ini sebelumnya ditumbuk halus, diayak kemudian dicuci bersih, dan selanjutnya dipanaskan dalam oven pada suhu 70oC selama 10 menit. 4. Karakterisasi bentonit dan arang aktif. Penentuan gugus fungsi yang terdapat pada bentonit dan arang aktif yang telah diaktivasi (pra kontak dengan susu kedelai) menggunakan metoda pellet KBr dengan alat FTIR-8400 SHIMADZU.
34
5. Penentuan waktu optimum pengadukan Perbandingan kinerja masing-masing adsorban terhadap susu kedelai dalam berbagai variasi waktu pengadukan, yaitu 1 menit hingga 60 menit. Campuran yang diuji berisi 100 gram susu kedelai dan 5 gram adsorban, diaduk menggunakan Magnetic Stirer dengan kecepatan 100rpm. Pengamatan terhadap kondisi campuran dilihat dari tampilan permukaan campuran dan suspensi campuran itu sendiri. 6. Penentuan suhu optimum Perbandingan kinerja masing-masing adsorban terhadap susu kedelai dalam berbagai variasi suhu, yaitu digunakan suhu 25oC, 40oC, 50oC, dan 60oC. Campuran yang diuji berisi 100 gram susu kedelai dan 5 gram adsorban, diaduk menggunakan Magnetic Stirer dengan kecepatan 100rpm selama 3 menit (waktu optimum). Pengamatan terhadap kondisi campuran dilihat dari kondisi fisik campuran dan uji organoleptik aroma. 7. Uji organoleptik Pengujian organoleptik dilakukan terhadap 6-8 orang panelis tetap (digunakan panelis terlatih) yang memiliki kemampuan untuk membedakan. Panelis akan memberikan nilai mutu dalam besaran numerik (1-5) terhadap satu seri bahan uji yaitu susu kedelai yang telah disaring dari campurannya dan telah melalui perlakuan tertentu, antara lain variasi suhu pengadukan, dan variasi konsentrasi adsorban. Nilai
35
yang semakin besar menunjukkan bahwa sampel lebih disukai oleh panelis. 8. Penentuan konsentrasi optimum bentonit. Memvariasikan perbandingan massa bentonit pada susu kedelai yaitu: 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, dan 6%. Kemudian dilakukan uji organoleptik aroma pada 6-8 panelis tetap untuk menentukan susu kedelai yang paling disukai diantara 6 perbandingan berbeda.
Sebanyak a gram bentonit (*) •
Dimasukan kedalam gelas kimia yang berisi 100gram susu kedelai Distirer pada 100rpm selama 3 menit
•
Campuran bentonit dan susu kedelai •
Residu Bentonit pasca kontak dengan susu kedelai
Disaring
Filtrate Susu kedelai pasca kontak dengan bentonit
Dilakukan uji organoleptik aroma pada 6-8 panelis tetap untuk menentukan susu kedelai yang paling disukai diantara 6 perbandingan berbeda
Gambar. 3.2. diagram alir penentuan konsentrasi optimum bentonit Keterangan (*): merupakan massa bentonit yang dikontakan pada susu kedelai yaitu sebanyak 1, 2, 3, 4, 5, dan 6gram. Sehingga akan
36
diperoleh 6 seri rangkaian campuran bentonit dan susu kedelai yang masing-masing memiliki perbandingan 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, dan 6%. 8. Penentuan konsentrasi optimum arang aktif Memvariasikan perbandingan massa arang aktif pada susu kedelai yaitu: 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, dan 6%. Kemudian dilakukan uji organoleptik aroma pada 6-8 panelis tetap untuk menentukan susu kedelai yang paling disukai diantara 6 perbandingan berbeda. Sebanyak a gram arang aktif (*) •
Dimasukan kedalam gelas kimia yang berisi 100gram susu kedelai
•
Distirer pada 100rpm selama 3 menit
Campuran arang aktif dan susu kedelai •
Residu Arang aktif pasca kontak dengan susu kedelai
Disaring
Filtrate Susu kedelai pasca kontak dengan arang aktif
Dilakukan uji organoleptik aroma pada 6-8 panelis tetap untuk menentukan susu kedelai yang paling disukai diantara 6 perbandingan berbeda
Gambar. 3.3. diagram alir penentuan konsentrasi optimum arang aktif Keterangan (*): merupakan massa arang aktif yang dikontakan pada susu kedelai yaitu sebanyak 1, 2, 3, 4, 5, dan 6gram. Sehingga akan
37
diperoleh 6 seri rangkaian campuran arang aktif dan susu kedelai yang masing-masing memiliki perbandingan 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, dan 6%. 9. Penentuan konsentrasi optimum gabungan bentonit dan arang aktif terhadap susu kedelai dalam mereduksi bau langu (suhu uji : digunakan suhu optimal) dengan memvariasikan konsentrasi adsorban terhadap susu kedelai. Sebanyak a gram arang aktif (*)
Sebanyak b gram bentonit (**)
•
Dimasukan kedalam gelas kimia yang berisi 100gram susu kedelai
•
Distirer pada 100rpm selama 3 menit
Campuran arang aktif, bentonit, dan susu kedelai •
Disaring
Residu
Filtrate
Arang aktif dan bentonit pasca
Susu kedelai pasca kontak
kontak dengan susu kedelai
dengan arang aktif dan bentonit
Dilakukan uji organoleptik aroma pada 6-8 panelis tetap untuk menentukan susu kedelai yang paling disukai diantara 5 pebandingan berbeda
Gambar 3.4. bagan alir penentuan konsentrasi optimum penggabungan adsorban a) Perbandingan arang aktif : bentonit = (A : B) = 1 : 1 b) Perbandingan arang aktif : bentonit = (A : B) = 1 : 2 c) Perbandingan arang aktif : bentonit = (A : B) = 2 : 1
38
d) Perbandingan arang aktif : bentonit = (A : B) = 1 : 3 e) Perbandingan arang aktif : bentonit = (A : B) = 3 : 1 10. Penentuan perbandingan optimum panggabungan bentonit dan arang aktif untuk mereduksi bau langu pada susu kedelai (suhu uji : digunakan suhu optimal) Semua konsentrasi optimum yang diperoleh dari setiap perbandingan berbeda pada percobaan sebelumnya, diujikan kembali nilai aromanya pada panelis untuk menentukan perbandingan optimum penggabungan arang aktif-bentonit dalam mereduksi bau langu terhadap susu kedelai. 11. Analisis komponen susu kedelai setelah pengujian a. Analisis kadar kalsium menggunakan Alat AAS b. Analisis kuantitatif lemak menggunakan Metoda Gerber c. Analisis kuantitatif protein menggunakan cara Kjeldahl d. Analisis kuantitatif karbohidrat menggunakan metoda Luff Schrool 12. Penentuan gugus fungsi yang terdapat pada bentonit dan arang aktif yang telah diaktivasi (pasca kontak dengan susu kedelai) menggunakan metoda pellet KBr dengan alat FTIR-8400 SHIMADZU.
